磁性納米結(jié)構(gòu)的微磁學(xué)模擬及其微波器件的研究.pdf

1、本文基于微磁學(xué)理論和微磁學(xué)仿真軟件OOMMF探討了多種納米結(jié)構(gòu)磁材料的磁性能，具體包括：橢球狀納米片結(jié)構(gòu)，多孔納米片結(jié)構(gòu)，納米線陣列結(jié)構(gòu)和納米管陣列結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：不同厚度的橢球狀納米片具有不同的磁疇分布，厚度低于18-20 nm時，會產(chǎn)生單疇結(jié)構(gòu)，單疇結(jié)構(gòu)的納米片具有較好的形狀各向異性，其虛部磁導(dǎo)率譜有且僅有一個尖銳的共振峰，納米片的矯頑力與厚度相關(guān)，單疇結(jié)構(gòu)時Hc隨厚度的增加而增加，多疇結(jié)構(gòu)時Hc隨厚度的增加而減小；多孔納米片結(jié)

2、構(gòu)具有較好的平面各向異性，孔洞存在會增加多孔納米片的磁損耗峰數(shù)目，且部分損耗峰由于頻率相近而交疊，相當(dāng)于展寬了損耗峰寬，多孔納米片結(jié)構(gòu)可用于開發(fā)質(zhì)量輕、工作帶寬寬的高頻電磁波吸收材料；納米管陣列結(jié)構(gòu)的磁疇分布圖和磁滯回線圖受納米管間距和納米管管壁厚度的影響，一個重要原因是納米管間距和管壁厚度會影響相互作用力，論文通過 FORC的方法半定量的探討了相互作用力的變化，結(jié)果表明，間距越小或管壁越厚，相互作用力越大；納米線陣列結(jié)構(gòu)具有較好的形狀

3、各向異性，納米線中磁矩在自發(fā)磁化狀態(tài)下的近乎一致排列，沿與納米線平行的方向磁化所得的磁滯回線具有極高的矯頑力和剩磁比，納米線陣列的磁導(dǎo)率譜與納米線在模版中的體積占比相關(guān)，磁導(dǎo)率譜實(shí)部在低頻段隨著體積占比的增加而增大，磁導(dǎo)率譜虛部的共振頻率與體積占比線性相關(guān)。
　　基于納米線陣列的優(yōu)異磁特性，本論文還設(shè)計了兩款采用了沉積于多孔氧化鋁模板中的α-Fe納米線陣列作為磁性材料的微波無源器件。所設(shè)計的環(huán)形器采用了微帶線結(jié)構(gòu)的傳輸線，其工作的

4、中心頻段為12 GHz，插入損耗為-0.88 dB，反射系數(shù)為-41.6 dB，隔離度為-28.7 dB，相對帶寬達(dá)到了10％。所設(shè)計的隔離器采用了基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳輸線，它工作頻段為9.1 GHz~10 GHz，插入損耗為-0.72 dB~0.86 dB,隔離度為-20 dB~-31 dB，駐波比約為1.1，相對帶寬超過了9%。所設(shè)計器件的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了要求。更重要的是，受益于納米線陣列結(jié)構(gòu)自發(fā)磁化狀態(tài)下的極高的剩磁比，以上兩款器